اكتشف العلماء موصلاً فائقًا حيث بدأت الإلكترونات تتدفق مثل الماء في أنبوب
قامت مجموعة بحثية من كلية بوسطن بإنشاء موصل معدني فائق جديد NbGe2 ، والذي تبين أن الإلكترونات "تتدفق" تمامًا مثل الماء في أنبوب الماء. اتضح أنه في المادة قيد النظر ، تكون الإلكترونات أثقل من الحسابات النظرية المشار إليها.
أظهرت دراسة تفصيلية للعملية أن هذا التأثير يحدث بسبب التفاعل مع الجسيمات الأخرى ، والتي بسببها تبدأ الإلكترونات في "التدفق" بالمعنى المجازي.
العمل المخبري الجديد ونتائجه
في دراسة علمية جديدة ، كان العلماء يعتزمون اختبار الافتراض النظري المذكور سابقًا ، والذي وفقًا له يجب أن يكون هناك سائل إلكترون - فونون.
الفونونات ليست أكثر من اهتزازات الشبكة البلورية للمادة. في كثير من الأحيان ، تتشتت الإلكترونات بواسطة الفونونات ، مما يعطي الحركة المنتشرة المعتادة لهذه الجسيمات في المعادن.
ولكن وفقًا للنظرية الجديدة ، عندما تدخل الإلكترونات في تفاعل وثيق مع الفونونات ، فإنها تكون قادرة على تكوين ما يسمى بسائل الإلكترون الفردي - سائل الفونون. إنه "السائل" الذي يتدفق داخل الشبكة البلورية للمعدن بشكل مشابه للمياه العادية في خط الأنابيب.
درس الباحثون موصلية الإلكترونات في موصل فائق جديد يعتمد على النيوبيوم والجرمانيوم - NbGe2. طبق المهندسون في دراساتهم المعملية ثلاث طرق في وقت واحد:
- تحديد المقاومة الكهربائية. أظهرت القياسات أن للإلكترونات كتلة أكبر من الإلكترونات.
- تشتت الضوء المشترك. أظهر هذا الإصدار من الدراسة أن هناك تغييرًا في سلوك اهتزاز الشبكة البلورية ، والذي تبين أنه ممكن فقط بسبب وجود تدفق خاص للإلكترونات.
- حيود الأشعة السينية. أظهرت هذه الطريقة التركيب البلوري الدقيق للمادة.
بالإضافة إلى ذلك ، باستخدام ما يسمى بتقنية التذبذب الكمومي ، تعلم الباحثون كتل الإلكترونات في المادة. نتيجة لذلك ، وجد أن كتلة الإلكترونات في جميع المسارات كانت أعلى بثلاث مرات من القيمة المتوقعة.
أوضح المهندسون كل هذا السلوك غير العادي بحقيقة أن المادة تحتوي على ما يسمى تفاعل الإلكترون والفونون ، والذي أعطى تأثير "وزن" الجسيمات. كما أشارت إلى أن تدفق الإلكترون غيّر سلوكه من المعتاد للجسيمات إلى الهيدروديناميكي.
لقد شجعت النتائج العلماء ويخططون الآن للبحث عن مواد جديدة ، حيث ستظهر الإلكترونات نفسها أيضًا على أنها "سائل".
بالإضافة إلى ذلك ، سيتم تخصيص جزء من القوى لإيجاد خيارات للتحكم في "المياه الإلكترونية" من أجل إنشاء أجهزة إلكترونية جديدة بشكل أساسي تعتمد على التأثير الجديد في المستقبل.
شارك العلماء نتائج العمل المنجز على صفحات مجلة Nature Communications.
إذا أعجبتك المادة ، قم بتقييمها ولا تنس الاشتراك في القناة. شكرا لاهتمامكم!